基于单片机的液位模糊控制器的设计
基于单片机的液位控制系统的设计
基于单片机的液位控制系统的设计摘要：作为许多工业生产中的重要参数之一，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。
本文主要设计利用单片机AT89S52实现对高塔进行水位的控制、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制；同时采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况、分析工作原理。
关键词：工业生产;液位;测量;控制；0 引言液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。
目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。
液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。
1 总体方案设计鉴于单片机液位测量装置的测量准确、重复性能好、功耗低、使用寿命长等特点，本设计是水箱供水为模型，以单片机为基础的液位测量监控系统。
在高塔的内部设计一个水位探测传感器用来探测水位，同时系统初始化后会显示三个不同的范围，即低水位，正常水位，高水位。
低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。
它具有实时测量监控水箱液位高度并显示的功能，并根据实时水量与设置的上、下液位参数的比较，启动电机供水或停止水泵。
在启动电机与停止水泵时，实时记录时间点与电机状态。
液位测量高度≤5米，测量精度10%，AC220V供电。
2 系统电路设计2.1 AT89S52硬件设计由于单片机是液位控制系统设计的核心部分。
整个系统中的初始化（设置警戒液位的上下限，实时显示液位值以及键盘扫描等工作）、数据交换和处理都要受控于处理器，考虑到设备应具备低功耗、可靠性高和便携性等因素。
系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当的余地，以便进行二次开发。
基于单片机模糊PID控制算法实验设计
摘要自动控制理论实验主要任务是通过实验，使学生掌握自动控制的基本原理和方法，在熟练掌握各种校正方法设计原则的基础上，加强对控制理论的理解和认识，将理论与实践有机地结合起来，提高分析问题及解决问题的能力。
本设计是在原有实验箱的基础上，根据常规的PID控制，开发新型的模糊控制实验内容。
实验中的控制器为C8051F330单片机，通过上位机C语言开发环境，将代码写入单片机进行控制。
其算法采用将常规PID控制与模糊控制相结合的控制策略，运用模糊推理思想，根据不同的误差e及误差变化率ec对PID三个参数Kp，Ki及Kd进行实时优化，达到最优控制。
最终实现模糊PID 控制算法。
由于原有单片机内存的限制，在经过多次实验后，选取了两个模糊控制规则表对搭建的三阶被控对象进行算法验证，实验表明模糊控制和原有常规PID 控制比较，明显提高了系统的控制性能。
关键词：单片机，PID控制，模糊控制AbstractThe main task of automatic control theory’s experiments is to help students master basic principles and methods of automatic control theory by experiment. Based on mastering various correction methods, it helps to enhance understanding and awareness towards control theory, to integrate theory with practice , and to enhance the analysis of problems and problem-solving abilities.The design is based on the original test case, according to the conventional PID control , to develop new fuzzy control experiments. They are cored by the MCU C8051F330, by using C language development environment and writing codes into the MCU. The algorithm combines conventional PID control and fuzzy control together, and uses fuzzy reasoning to optimize three PID parameters Kp, Ki and Kd for real-time according to different error e and error change rate of ec, only to achieve optimal control. Eventually fuzzy PID control algorithm is realized.Since the original MCU’s memory is limited , after a number of experiments ,two fuzzy control rule bases have been selected to do algorithm validation towards third-order plant. Experiments show that fuzzy control has increased system control performance obviously compared with conventional PID control.Keywords: MCU; PID control; fuzzy control目录第一章绪论 (1)1.1研究背景和研究意义 (1)1.2本文结构 (1)1.3本章小结 (2)第二章单片机原理 (3)2.1 单片机系统设计的基础 (3)2.1.1 理论储备 (3)2.1.2 单片机系统设计的内容 (3)2.2单片机控制系统总体方案的设计 (3)2.2.1设计方法总述 (3)2.2.2直接数字控制 (4)2.2.3数字化PID控制 (4)2.3单片机系统硬件设计 (4)2.3.1 存储器拓展 (5)2.3.2 模拟量输入通道的拓展 (5)2.3.3 模拟量输出通道的拓展 (5)2.3.4 开关量的I/O接口设计 (5)2.3.5 操作面板 (6)2.3.6 系统速度匹配 (6)2.3.7 系统负载匹配 (6)2.4单片机系统的软件设计 (6)2.4.1 保证可靠性 (6)2.4.2 软硬件折中问题 (7)2.4.3 应用软件的特点 (7)2.4.4 软件开发步骤 (7)2.5单片机控制系统的调试 (7)2.5.1 硬件调试 (7)2.5.2 软件调试 (8)2.5.3 硬件、软件仿真调试 (9)第三章PID控制器 (10)3.1.1闭环控制算法 (11)3.1.2 PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法 (11)3.1.3比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用 (11)3.1.4控制器的P,I,D项选择 (11)3.1.5 公式 (13)3.1.6 PID算法流程图 (14)第四章基于单片机模糊PID控制算法实现 (15)4.1 模糊控制例子 (15)4.2基本原理 (18)4.3模糊控制器算法研究 (19)4.3.1输入值的模糊化 (19)4.3.2模糊控制规则表的建立 (19)4.4模糊控制算法的实现 (20)4.4.1 实验模糊表 (20)4.4.2 输入输出的隶属度函数 (22)4.4.3 去模糊化 (25)4.4.4 单片机上实现控制算法 (27)4.4.5 模糊规则表的选择 (27)第五章总结 (30)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)第一章绪论1.1研究背景和研究意义自动控制理论实验提供的实验箱中，我们可以搭接不同的被控对象，通过给被控对象输入阶跃信号，在上位机界面上观察其阶跃响应曲线，根据曲线波形，我们可以判定被控对象是否稳定以及各种控制器对被控对象的控制性能如何等。
基于AT89C51单片机的水位控制系统的课程设计报告书
基于单片机的水位控制系统设计目录1概述 (3)2设计的基本任务和要求 (5)2.1基本功能 (5)2.2塔水位控制原理 (5)2.3系统硬件总体方案 (6)3控制系统方案设计 (6)3.1系统硬件方案 (6)3.2核心芯片 AT89C51 单片机 (7)3.3系统软件总体方案 (8)4.Proteus 设计与仿真 (10)4.1 元器件清单 (10)4.2 基于单片机水位控制原理图5 (11)4.3 基于单片机的水位控制PCB 图 6 (11)4.4 水位检测的主程序 (12)4.5 实验仿真结果 (16)4.6 结语 (16)5 设计体会 (17)参考文献 (18)1概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物 ,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势 :1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数 ,可以方便的改变液位的上限、下限。
3)具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。
单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
单片机自问世以来 ,性能不断提高和完善 ,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文目录河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................ 错误!未定义书签。
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摘要 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
ABSTRACT ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2研究现状 (2)2.设计任务及要求分析 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.1.1 设计任务 (3)2.1.2 设计要求 (3)2.1.3 要求分析 (3)3. 系统方案论证与选择 (3)3.1方案设计 (3)3.2 系统整体方案 (5)3.2 各单元电路方案论证 (5)3.3 主要模块简介 (7)3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7)3.3.2 1602液晶显示器 (9)4. 硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小硬件系统电路 (13)4.2水位显示电路 (13)4.3 水位调整及其报警电路 (15)4.4初值设置按键电路 (15)5. 程序设计 (16)5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16)5.2 水位控制系统主程序 (16)6. 实物调试与测试 (16)6.1实物图 (17)6.2 测试结果分析 (17)7. 结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录 (21)河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (30)河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (31)河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 (36)1. 绪论1.1 研究背景水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。
基于单片机的液位控制系统的设计方案
基于单片机的液位控制系统的设计方案第1章绪论1.1 课题背景与研究意义在工农业生产中，常常需要测量液体液位。
随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。
低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。
1.2 国内外研究现状及发展液位测量的方法比较多，依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。
●接触式测量法接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触，从而获得测量参数的方法。
1.人工检尺法人工检尺法可用于测量油罐液位，其历史十分悠久。
它利用浸入式刻度钢皮尺测量液位，这种方法具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点，但人为读数误差大、无法实现自动检测和操作。
2.电参数测量法常见的有电阻法、光电法、测重法、电容法、浮标法及声光电的反射回波法等。
无论怎样，这些方法的关键是利用液位传感器将液位的相对位移量转换成为电压、电流、阻抗等便于进行电处理的物理量。
限于篇幅，下面仅简单介绍电容测量法的基本原理。
本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成。
当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同。
在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量。
电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快，适合于恶劣的工作环境，生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性，另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。
●非接触式测量法非接触式测量法包括超声波法、调制型光学法、微波法等。
其特点是测量手段并不采用浮子之类的固态物，而是利用声、光、射线、磁场等的能量。
两个基于单片机的液位控制系统设计介绍
两个基于单片机的液位控制系统设计介绍基于单片机的液位控制系统设计一集成芯片LM1042是用于检测液位的专用的集成电路，内部集成了所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路，具有很强的功能。
LM1042使用热阻探针技术来测量非可燃性液体液面高度，能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。
此外该芯片可采用线性输入或其它传感器信号作为输入信号。
LM1042液位检测器可以选择热阻或线性信号作为输入，具有集成有热阻探针的控制电路，LM1042液位检测器在复位时切换，延时功能可避免瞬态信号的影响，另外LM1042液位检测器具有探针短路、集成芯片LM1042是用于检测液位的专用的集成电路，内部集成了所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路，具有很强的功能。
LM1042内部电路框图LM1042使用热阻探针技术来测量非可燃性液体液面高度，能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。
此外该芯片可采用线性输入或其它传感器信号作为输入信号。
LM1042液位检测器可以选择热阻或线性信号作为输入，具有集成有热阻探针的控制电路，LM1042液位检测器在复位时切换，延时功能可避免瞬态信号的影响，另外LM1042液位检测器具有探针短路、开路检测功能。
总体方案简介测量部分：液位传感器采用LM1042液位检测器，并在端口接ADC0809的一个模拟量通道。
ADC0809和并行口扩展芯片8155直接相连，ADC0809的A、B、C均接地来选择第一路模拟通道。
键盘部分：鉴于键盘并不常用，所以上下限的输入采用中断方式。
一个接中断口1，另一个接至定时计数器0，把定时计数器0扩展为外部中断口。
显示部分：该部分由液晶显示器1602实现液位的显示，液晶显示器上显示液位的值。
d基于模糊控制的液位系统设计
摘 要双容水箱液位控制系统具有过程控制中动态过程的一般特点:大惯性、大时延、非线性，难以对其进行精确控制，从而使其成为过程控制教学、试验和研究的理想实验平台。
因此，双容水箱液位控制系统在耦合非线性系统的监控和故障诊断算法的研究中得到了广泛的关注。
本文以双容水箱液位控制系统为对象，先讨论最普遍的研究方法——串级控制，并在A3000过程控制系统上实现双水箱液位串级控制系统，其次，在实验的基础上推导双容水箱的数学模型，由于双容水箱是一个典型的非线性时变多变量耦合系统，用常规的控制手段很难实现理想的控制效果。
因此，引入模糊控制技术，将模糊控制与传统的PID 控制结合，设计出模糊PID 控制器，并进行Simulink 仿真。
仿真结果表明，模糊PID 控制器的控制效果比常规PID控制器的控制效果理想，和串级控制系统达到类似的效果。
关键词:双容水箱，模糊PID，液位控制AbstractTwo-capacity water tank level control system is in the process control dynamic process of the general characteristics: large inertia, the time delay, non-linear, not their precise control, thereby making it a teaching process control, testing and research of the ideal experimental plat form . Therefore, the dual-capacity water tank level control system in the coupled non-linear system monitoring and fault diagnosis method in the study received widespread attention. Based on dual-capacity water tank level control system for the object, First discuss the most common research methods - cascade control and process control system on the A3000 dual tank level cascade control system,second, The basis of the experimental two-capacity water tank derived a mathematical model ,Because of the capacity of water tanks is a typical multi-variable nonlinear time-varying coupling system, using conventional means of control difficult to achieve the desired effect of control. Therefore, the introduction of fuzzy control technology, fuzzy control with the traditional combination of PID control, designed fuzzy PID controller, and Simulink simulation, And cascade control system to achieve a similar effect.Key words：Two-capacity water tanks, fuzzy PID, Level Control第一章 前 言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 选题背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 本文的主要研究内容 (3)第二章 串级控制系统 (4)2.1 串级控制系统的特点 (4)2.2 串级控制系统的设计原则 (4)2.2.1 主、副变量的选择与主、副回路的设计 (4)2.2.2 调节规律 (5)2.3 双水箱液位串级控制系统设计分析 (6)2.4 双水箱液位串级控制系统在A3000 上的实现 (7)2.4.1 原理分析 (7)2.4.2 主、副控制器正反作用的确定 (7)2.5 双水箱液位串级控制系统的投运和整定 (8)2.5.1 双水箱液位串级控制系统的投运 (8)2.5.2 控制器参数整定 (9)第三章 模糊控制理论基础 (11)3.1 双容水箱液位控制系统的数学建模 (11)3.2 模糊自动控制的基本思想 (12)3.3 模糊控制特点 (14)3.4 模糊控制系统的组成 (15)3.5 模糊控制系统的设计 (16)3.5.1模糊控制器的设计原则 (16)3.5.2 模糊控制器的常规设计方法 (17)3.5.3模糊控制器组成 (18)3.6 模糊控制与PID 算法的结合 (20)第四章 双容水箱液位控制系统的仿真研究 (23)4.1 MATLAB 简介 (23)4.1.1 模糊逻辑工具箱 (23)4.1.2 SIMULINK 工具箱 (23)4.1.3 MATLAB 在模糊控制仿真中的应用 (23)4.2 模糊PID 双容水箱液位控制的仿真 (24)4.2.1 模糊控制器的simulink 仿真 (24)4.2.2 双容水箱液位控制的模糊PID 仿真 (37)4.3 对比与结论 (37)第五章 结论与展望 (39)5.1 研究工作总结 (39)5.2 展望 (39)参 考 文 献 (41)致 谢 (42)第一章 前 言1.1 研究背景及意义1.1.1 选题背景过程控制是石油、化工、冶金等工业部门中重要的控制手段，它采用各种检测控制仪表，实现对生产过程的自动检测与控制。
兼备模糊控制与PID调节的单片机液位控制系统
兼备模糊控制与P I D 调节的单片机液位控制系统武汉空军雷达学院(430010) 郭云林 黄子俊 李 群 苏 力 高忆祖摘 要:介绍一种液位控制系统。
该系统硬件采用80C 198单片机系统和相应的接口电路,软件包含P I D 控制程序和模糊控制程序供用户选用。
关键词:模糊控制 P I D 调节 在开采出来的原油中,伴有大量的水分和气体。
三相分离器就是将原油中的油、水、气进行分离的设备。
分离器中的液体必须控制在适当高度,液位过高,影响气体分离,甚至堵塞出气管道,造成事故;液位过低,则导致出油管道跑气,不能有效回收燃气。
由于三相分离器直接接收来自多个油井的原油,进液量通常波动较大,故液位很难用人工控制。
为此,我们设计了一套单片机液位自动控制系统。
该系统控制方式灵活,控制方式、控制参数均可通过面板键盘现场设定与修改;功能完善,不仅能实时控制,还能实时检测和显示各种参数,并能与上位机通信。
系统实际实现的性能指标为:液位、阀位显示: 4位L ED 数码管显示精度:015%FS 自动控制方式:模糊控制 数字P I D 调节任选操作方式:自动 软手动 硬手动,相互切换无平衡、无扰动1 系统工作原理及控制器硬件组成本系统由差压式液位变送器、单片机控制器和电动阀三部分组成。
控制器采集液位变送器送来的液位信号,根据液位采样值与给定值的差值进行模糊逻辑运算或P I D 运算后,去控制电动阀,以保持液位在给定的高度。
图1单片机控制器硬件结构图模拟量I V 转换电路低通滤波电路键盘7个状态指示灯8位LE D 译码驱动电路lnter 8279EPRO M 27256RAM 6264EEPRO M 2864RS 2232接口硬手动开关声音报警阀增开关阀减开关电动执行器电驱动动执行接器口lnter80c198控制器硬件采用Inter 80C 198单片机系统,其结构框图如图1所示。
硬件电路有如下特点:(1)采用Ineter 8279键盘显示接口芯片,使人机对话功能更完善。
基于单片机的液位控制系统设计
第一章绪论1.1 课题背景随着计算机技术、测量技术和控制技术的高速发展，越来越多的先进测量控制设备、技术和方法在自动测量控制领域中得到了广泛的应用。
单片机以其自身的特点，已广泛应用于智能仪表、工业控制、家用电器、电子玩具等各个领域。
本课题适应了这种发展趋势，将单片机应用于液位自动控制系统中，并能实现自动报警、自动控制。
液位的测量广泛应用于太阳能热水器，工业锅炉控制，农用机水箱等。
液位控制对工农业生产、医疗监护等都有着重要的意义。
液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，在工业生产的各个领域都有广泛应用。
在工业生产中，有许多需要对容器内的介质进行液位控制的地方，使其高精度的保持在给定的数值。
液位控制一般指对某一液位进行调节控制，使其达到所要要求的精度。
液体的液位控制是近年来新开发的一项新的技术，它是自动控制、微型计算机软件、硬件等几项技术紧密结合的产物，工业作业采用的是微机控制和原有的仪表控制，微机控制的优势有很多，如：（1）集中而直接的显示各运行参数和液位状态。
（2）具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能够依据控制效果及时修正运行参数，能够有效减少人的疲劳与失误，从而提高生产过程的安全性与实时性。
（3）在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值，并可以修改系统控制参数，方便的改变液位上、下限。
本设计以水塔供水为模型，鉴于单片机液位控制装置的重复性好、功耗低、测量准确、使用寿命长等特点，设计以单片机为基础的液位控制系统，具有实时液位测量监控数据处理等功能。
1.2 单片机简介单片微型机简称单片机，是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路的技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU（Central Processing Unit）、只读存储器ROM（Read Only Memory）、随机存储器RAM（Random Access Memory）、中断系统和多种I/O口、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
基于单片机的液位控制系统设计
基于单片机的液位控制系统的设计摘要液位测量广泛应用于工业、经济、生活等领域。
本设计以水箱供水为模型，用于对水箱液位信号进行测量监控记录。
基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点,是广泛采用的技术。
在深入学习科学发展观的同时，电子设备的设计也需融入可持续发展的设计理念。
故此,在基于单片机的液位测量装置基础上，扩展实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，合理调度水资源，降低能源消耗.本文从系统方案选择与论证，硬件电路设计,系统软件与上位机软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程,最终实现了液位的实时测量与监控。
最后,本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了所获数据的处理方法，引出了进一步设计开发的思路.关键词：单片机；液位测量；实时监控；串口通信The Design of Liquid Level Control System Based on MCUAbstractThe liquid level measurement is widely used in industry，economy, life and other fields。
This design take the water tank water supply as a model，uses in carries on the survey to the water tank fluid position signal to monitor the record。
The liquid level measurement device base on MCU is widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy, good repeatability, low power consumption and long useful time。
(完整word版)基于单片机液位控制的设计
单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级： xxxxxxxxxxxx 学号： xxxxxx 姓名： xxx 联系方式： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxx 报告成绩：xx年xx月xx日目录1 绪论 (5)2 系统总体设计 (6)2.1设计思路 (6)2.2 系统框图 (6)2.3 设计原理分析 (7)2.4 电路工作原理................................................................................................错误!未定义书签。
3 系统硬件设计 (9)3.1 驱动电路设计 (9)3.2 报警电路设计 (9)3.3液位指示电路设计............................. 错误!未定义书签。
3.4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计 ..... 错误!未定义书签。
3.5晶振电路..................................... 错误!未定义书签。
3.6 复位电路 (14)4 系统软件设计 (15)4.1 软件设计说明 (15)4.2主程序流程图 (15)4.3液位控制程序流程图 (15)5 设计的结果 (18)6 总结............................................. 错误!未定义书签。
附录................................................ 错误!未定义书签。
摘要该设计是由单片机AT89C51控制的锅炉水位控制器，它主要有硬件和软件部分共同完成控制系统功能。
其中硬件部分主要由水位检测电路、驱动电路、夜位指示电路以及压力自动控制模拟和手动控制等部分组成；软件部分主要由汇编语言所编写的程序组成。
基于单片机的液位控制系统毕业设计
题目：基于单片机的液位控制系统设计姓名：学号： 2 系别：物理与电子工程系专业：自动化年级班级：指导教师：讲师2013年 5 月 18日毕业论文（设计）作者声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。
同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。
本毕业论文内容不涉及国家机密。
论文题目：作者单位：作者签名：年月日目录摘要 (1)引言 (1)1.概述 (2)2.系统总体方案 (2)3.系统硬件设计 (3)3.189C52单片机最小系统 (3)3.2液位信号采集电路 (4)3.3显示与报警电路 (5)3.4水泵控制电路 (6)3.5直流电源电路 (7)4.系统的软件设计 (8)5.系统仿真测试 (9)6.结论 (13)参考文献 (13)附录A 总原理图 (15)附录B 系统程序 (16)致谢 (18)基于单片机的液位控制系统设计摘要：本系统以单片机AT89C52为控制核心来实现水位的基本控制功能。
该设计由液位信号采集电路、显示与报警电路、直流稳压电源电路和水泵控制电路组成。
以单片机端口输出电平控制继电器动作，实现电机的启动或停止，从而达到自动控制水位目的。
另外，系统根据设定的高度控制水位，同时具备报警提醒功能。
该系统操作方便，性能良好，进一步提高了液位控制的安全性、可靠性与实用性，降低了硬件成本。
关键词：AT89C52；信号采集；水位控制；显示与报警Design of Liquid Level Control System Based on MCU Abstract: The AT89C52 single-chip computer is used in the system as the control core to realize the basic control functions of water level. A signal acquisition circuit, a display and alarm circuit, a power supply circuit and a water pump control circuit are included in this design. When the relay is controlled by the level of the output port of the single-chip computer, the motor is set up or stopped so as to achieve the purpose of automatic water level control. In addition, according to the set of water level control system, the system is given the alarm function. The system is operated easily and has good quality, which further improves the safety , reliability and practicability of level control and the cost of hardware is also reduced.Key Words: AT89C52; Signal Acquisition; Water Level Control; Display and Alarm 引言随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中。
基于单片机的液位控制系统设计的-毕业设计论文
摘要本课题是基于单片机的液位控制系统的设计，使用在日常生活和工业应用中广泛应用的水塔作为被控装置，水塔液位和水压作为被控对象；本设计采用液位检测装置和电容式差压变送器对液位高度和压力进行实时检测并传送到单片机进行实时处理，从而使水塔水位自动保持在指定的范围。
其中，液位控制系统的硬件电路主要包括水位和水压检测电路、A/D转换电路、键盘显示电路、报警电路、电机控制电路等五大部分；该系统使用电容式差压变送器对水塔水压进行检测并将检测到的信号送给A/D转换器，A/D 转换器将对应的模拟电压信号转换成数字量传给单片机AT89C51进行处理，单片机将处理的结果通过数码管显示出来，并完成对排水、抽水电动机的控制；在单片机进行实时处理的同时，可以通过按键对控制系统进行相应的功能切换。
该系统各个部分的硬件电路采用C51语言编写控制程序，从而实现使用键盘调整被控参数水压的上、下限以及软件复位功能；利用四位一体共阴极数码管显示水压；通过逻辑代码达到对电机控制电路的控制，使电机在一定的条件下进行抽水或者排水操作；最终使被控对象被控制在指定的水位和水压范围内。
在将系统的硬件电路设计和软件程序设计完成后，需要将硬件电路部分和软件程序部分结合起来进行液位控制系统的调试，如果发现问题，就需要找到合适的解决方案，修改错误的部分；并且将这两者结合进行液位控制系统仿真结果的测试，观察实验的结果是否符合课题的设计要求，不然修改不符合课题要求的部分，最终达到液位控制系统的课题目标。
关键词：AT89C51单片机；A/D转换；液位控制AbstractThis topic is the design of control system based on single-chip liquid level control, using the tower as a controlled device which is often seen in daily life and industrial application, the liquid level of the water tower and water pressure as the object; this design uses the liquid level detection device and capacitive differential pressure transmitter to monitor the liquid level and pressure and real-time processing, so that the water level automatically keeps in the specified range. The hardware circuit of control system mainly has five parts, which includes water pressure and liquid level detection, A/D converter, keyboard display circuit, alarm circuit, motor control and so on; the system uses capacitive differential pressure transmitter to detect the tower pressure and the detected signal is sended to the A/D converter; A/D converter will convert this analog voltage signals into digital signals which send to the AT89C51 single-chip, and the micro-controller processes the results, which can use the nixie tubes to display, and accomplish the control of drainage and pumping motor; At the same time of real-time processing in the SCM, the corresponding button can switch to different functions of the control system.Each part of the hardware circuit of the system uses C51 language to program, so as to realize the use of the keyboard to adjust the controlled parameters of upper and lower limit pressure; using one of LED to display the pressure, through the logic code to control the control circuit of the motor, the motor will pump or drain under a certain condition; ultimately the water pressure and water pressure will be controlled in a specified range.After the design of hardware circuit and software program, debugging liquid level control system combining hardware with software part is needed; if errors are found, find the right solution, modify the wrong part; also this combination of liquid level control system simulation results need test, and observe the experimental results whether or not these results are in conformity with the requirements of the project design; Otherwise, modifying the part that does not meet the requirements of the project, and ultimately the aim of liquid level control system will be achieved.Keywords: AT89C51 single chip micro-controller; A/D conversion;liquid level control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的意义 (1)1.2 国内外的研究动态 (2)1.3 课题的目的和预期目标 (3)第2章系统整体方案设计 (4)第3章硬件电路设计 (6)3.1 AT89C51单片机 (6)3.1.1 单片机的功能和特点 (6)3.1.2 时钟和复位电路 (8)4.8 驱动电路的软件设计 (28)第5章系统调试与仿真结果 (29)5.1 系统调试 (29)5.2 仿真结果 (30)5.2.1 水压仿真测试 (30)5.2.2 水位仿真测试 (31)第6章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)第1章绪论1.1 课题的意义随着很多行业对液位控制的需求日益增加，液位和液压控制技术正在不断发展。
基于单片机的液位控制系统(本科毕业设计)
摘要二十一世纪是高科技时代，科技正在发展，一些传统的测控方式也会随着科技的发展而改革更新。
现代的工业、农业的生产中不仅要求液位控制系统更精准，更稳定，还要求其更新自动化程度快和性价比高。
基于单片机的液位控制系统具有测量精准度高、性能稳定可靠、能量消耗低而使用寿命较长的特点，将科学与液位测量相结合，而达到合理调配资源，降低能源消耗的目的。
超声波能在不同媒质中传播，且方向性强，传播距离远，消耗能量缓慢，碰到障碍物会产生反射，形成反射回波。
所以超声波常常被用于测量距离。
本设计采用超声波模块测量液面的高度，并把数据传送给AT89C51单片机。
单片机处理数据信息后判断是否开启水泵抽水来实现水位的基本控制功能。
本系统由LCD1602显示器、键盘、传感器、电源和水泵组成。
关键词：单片机；超声波；LCD1602；传感器Abstract21st century is the era of high technology, technology is being developed, some of the traditional measures will be updated with the development and reform of science and technology. Modern industry and agriculture requires not only a more intuition and stable performance, but also fast update automation and high cost-effective with the cost in reducing production equipment requirements. Liquid level control system based on microcontroller with its high control accuracy, reliable performance, low energy consumption and long working life set to be applied to the liquid level system characteristics of the control. Combine science with liquid level measurement to achieve a reasonable allocation of resources and reduce the purpose of energy consumption.Ultrasonic propagation in different media, and strong direction, transmission distance, slow energy, obstacles will produce reflection to form echo. Ultrasound is often used to measure distance. This design uses ultrasonic to measure the height of liquid level, then sent the data to AT89C51 microcontroller. Microcontroller determines whether to open the pump after processing the data from ultrasonic wave distance measurement module to achieve the basic level control.The system consists of LCD1602 monitor, keyboard, sensors, power supply and water pump.Keywords: AT89C51 Ultrasonic wave LCD1602 sensor目录1 绪论 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外发展形势 (1)1.3本系统主要完成的任务 (2)2 系统硬件设计 (3)2.1 系统硬件结构 (3)2.2 AT89C51单片机模块 (3)2.3 超声波测距模块 (5)2.3.1超声波简介 (5)2.3.2 HC-SR04超声波传感器 (6)2.3.3 HC-SR04超声波传感器测距原理 (7)2.3.4 HC-SRO4超声波模块电路图 (8)2.4 LCD1602显示模块 (8)2.4.1 LCD1602显示器介绍 (8)2.4.2 1602LCD指令说明及其时序 (10)2.5 电源模块 (11)2.6 按键模块 (11)2.7 报警模块 (12)2.8 抽水系统模块 (13)2.9 整体电路图 (13)3 系统软件设计 (17)3.1 系统工作原理 (17)3.2 主程序流程图 (17)3.3 超声波测距模块设计 (18)3.3 按键模块设计 (20)3.4报警模块设计 (20)4 软件制作与调试 (22)4.1 软件制作 (22)4.2 软件调试 (22)5 硬件制作与调试 (24)5.1 硬件制作 (24)5.2 硬件调试 (24)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1选题的背景和意义二十一世纪是高科技时代，科技正在发展，一些传统的测控方式也会随着科技的发展而改革更新。
基于单片机模糊PID控制算法实验设计
摘要自动控制理论实验主要任务是通过实验，使学生掌握自动控制的基本原理和方法，在熟练掌握各种校正方法设计原则的基础上，加强对控制理论的理解和认识，将理论与实践有机地结合起来，提高分析问题及解决问题的能力。
本设计是在原有实验箱的基础上，根据常规的PID控制，开发新型的模糊控制实验内容。
实验中的控制器为C8051F330单片机，通过上位机C语言开发环境，将代码写入单片机进行控制。
其算法采用将常规PID控制与模糊控制相结合的控制策略，运用模糊推理思想，根据不同的误差e及误差变化率ec对PID三个参数Kp，Ki及Kd进行实时优化，达到最优控制。
最终实现模糊PID 控制算法。
由于原有单片机内存的限制，在经过多次实验后，选取了两个模糊控制规则表对搭建的三阶被控对象进行算法验证，实验表明模糊控制和原有常规PID 控制比较，明显提高了系统的控制性能。
关键词：单片机，PID控制，模糊控制AbstractThe main task of automatic control theory’s experiments is to help students master basic principles and methods of automatic control theory by experiment. Based on mastering various correction methods, it helps to enhance understanding and awareness towards control theory, to integrate theory with practice , and to enhance the analysis of problems and problem-solving abilities.The design is based on the original test case, according to the conventional PID control , to develop new fuzzy control experiments. They are cored by the MCU C8051F330, by using C language development environment and writing codes into the MCU. The algorithm combines conventional PID control and fuzzy control together, and uses fuzzy reasoning to optimize three PID parameters Kp, Ki and Kd for real-time according to different error e and error change rate of ec, only to achieve optimal control. Eventually fuzzy PID control algorithm is realized.Since the original MCU’s memory is limited , after a number of experiments ,two fuzzy control rule bases have been selected to do algorithm validation towards third-order plant. Experiments show that fuzzy control has increased system control performance obviously compared with conventional PID control.Keywords: MCU; PID control; fuzzy control目录第一章绪论 (1)1.1研究背景和研究意义 (1)1.2本文结构 (1)1.3本章小结 (2)第二章单片机原理 (3)单片机系统设计的基础 (3)理论储备 (3)单片机系统设计的内容 (3)单片机控制系统总体方案的设计 (3)设计方法总述 (3)直接数字控制 (4)数字化PID控制 (4)单片机系统硬件设计 (4)存储器拓展 (5)模拟量输入通道的拓展 (5)模拟量输出通道的拓展 (5)开关量的I/O接口设计 (5)操作面板 (6)系统速度匹配 (6)系统负载匹配 (6)单片机系统的软件设计 (6)保证可靠性 (6)软硬件折中问题 (7)应用软件的特点 (7)软件开发步骤 (7)单片机控制系统的调试 (7)硬件调试 (7)软件调试 (8)硬件、软件仿真调试 (9)第三章PID控制器 (9)PID控制 (10)闭环控制算法 (10)PI D是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法 (11)比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用 (11)控制器的P,I,D项选择 (11)公式 (12)PID算法流程图 (13)第四章基于单片机模糊PID控制算法实现 (14)模糊控制例子 (14)基本原理 (18)模糊控制器算法研究 (19)输入值的模糊化 (19)模糊控制规则表的建立 (19)４.4模糊控制算法的实现 (20)实验模糊表 (20)输入输出的隶属度函数 (22)去模糊化 (24)单片机上实现控制算法 (27)模糊规则表的选择 (27)第五章总结 (30)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (33)第一章绪论1.1研究背景和研究意义自动控制理论实验提供的实验箱中，我们可以搭接不同的被控对象，通过给被控对象输入阶跃信号，在上位机界面上观察其阶跃响应曲线，根据曲线波形，我们可以判定被控对象是否稳定以及各种控制器对被控对象的控制性能如何等。
基于单片机实现的液位控制器设计
基于单片机实现的液位控制器设计姓名：陈红钊学号：0901*******摘要本文介绍一种基于单片机实现的液位控制器的设计方法，该控制器以单片机为核心，设计出了PID控制系统，并通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。
可根据需要设定液位控制高度，同时具备报警、高度显示等功能，由于增加了气体压力传感器，使其具有与液面不接触的特点，可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制，具有较高的研究价值。
该控制器不仅可用于学校进行教学研究，还可用于生产实际，是目前比较缺少的一种产品。
关键词：传感器；A／D转换；PID控制器；外围硬件电路一．引言随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。
经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。
另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。
通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。
工业液体的液位控制系统是工业生产中比较典型的控制应用之一,许多控制系统的模型与此类似。
以往在该领域比较成熟的控制算法是PID算法。
由于过程控制系统执行机构的复杂性、变量间的关联性和非线性等原因,找到一组适合整个系统大范围控制的合适的PID 参数相当困难,这对要求控制范围宽、响应快且连续可调系统就显得力不从心了。
另外液位控制对象一般具有纯滞后、大惯性,因此液位变化缓慢,系统一般呈非线性[2]。
用常规PID控制器来控制时,其效果不理想,系统响应的调节时间较长。
模糊控制与PID控制相结合则显示了巨大的优越性。
模糊PID控制器既具有模糊控制灵活且适应性强的优点,又具有常规PID 控制精度高的特点,在工业控制中得到广泛应用。
二. 系统设计方案比较说明对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是简单的机械式控制装置控制，一种是复杂的控制器控制方式。